高中化學(xué) 第二章 物質(zhì)變化及其分類 重難點(diǎn)8 離子反應(yīng)與離子共存（含解析）新人教版必修11

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重難點(diǎn)8 離子反應(yīng)與離子共存 1．離子反應(yīng)：指在溶液中(或熔化狀態(tài)下)有離子參加或離子生成的反應(yīng)； 2．離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：反應(yīng)總是向著離子濃度減小的方向進(jìn)行； 3．離子反應(yīng)發(fā)生的條件： ①生成難溶物質(zhì)(沉淀)； ②生成易揮發(fā)物質(zhì)(氣體)； ③生成難電離物質(zhì)(弱電解質(zhì)：弱酸、弱堿、水等) ④發(fā)生氧化還原反應(yīng) 4．無隱含條件的離子共存 （1）由于發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，離子不能大量共存． ①有氣體產(chǎn)生．如CO32-、SO32-、S2-、HCO3-、HSO3-、HS-等易揮發(fā)的弱酸的酸根與H+不能大量共存． ②有沉淀生成．如Ba2+、Ca2+等不能與SO42-、CO32-等大量共存；Mg2+、Fe2+、Ag+、Al3+、Zn2+、Cu2+、Fe3+等不能與OH-大量共存；Pb2+與Cl-，F(xiàn)e2+與S2-、Ca2+與PO43-、Ag+與I-不能大量共存． ③有弱電解質(zhì)生成．如OH-、CH3COO-、PO43-、HPO42-、H2PO4-、F-、ClO-、AlO2-、SiO3-、CN-、C17H35COO-、等與H+不能大量共存；一些酸式弱酸根如HCO3-、HPO42-、HS-、H2PO4-、HSO3-不能與OH-大量共存；NH4+與OH-不能大量共存． ④一些容易發(fā)生水解的離子，在溶液中的存在是有條件的．如AlO2-、S2-、CO32-、C6H5O-等必須在堿性條件下才能在溶液中存在；如Fe3+、Al3+等必須在酸性條件下才能在溶液中存在．這兩類離子不能同時(shí)存在在同一溶液中，即離子間能發(fā)生“雙水解”反應(yīng)．如3AlO2-+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓等． （2）由于發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子不能大量共存． ①具有較強(qiáng)還原性的離子不能與具有較強(qiáng)氧化性的離子大量共存．如S2-、HS-、SO32-、I-和Fe3+不能大量共存． ②在酸性或堿性的介質(zhì)中由于發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存．如MnO4-、Cr2O7-、NO3-、ClO-與S2-、HS-、SO32-、HSO3-、I-、Fe2+等不能大量共存；SO32-和S2-在堿性條件下可以共存，但在酸性條件下則由于發(fā)生2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O反應(yīng)不能共在．H+與S2O32-不能大量共存． ③能水解的陽離子跟能水解的陰離子在水溶液中不能大量共存(雙水解)． 例：Al3+和HCO3-、CO32-、HS-、S2-、AlO2-、ClO-等；Fe3+與CO32-、HCO3-、AlO2-、ClO-等不能大量共存． ④溶液中能發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)的離子不能大量共存． 如Fe2+、Fe3+與SCN-不能大量共存；Fe3+與C6H5O-不能大量共存． 5．又隱含條件的離子共存 （1）溶液無色透明時(shí)，則溶液中一定沒有有色離子，如Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO4- （2）強(qiáng)堿性溶液中肯定不存在與OH-反應(yīng)的離子，如Fe3+、Fe2+、HCO3-、NH4+、Al3+ （3）強(qiáng)酸性溶液中肯定不存在與H+反應(yīng)的離子，如HCO3-、CO32-、S2-、CH3COO-、AlO2-． 題型一：無隱含條件的離子共存 典例1：（2014?廣東）水溶液中能大量共存的一組離子是（　?。? A．Na+、Ca2+、Cl-、SO42-B．Fe2+、H+、SO32-、ClO- C．Mg2+、NH4+、Cl-、SO42-D．K+、Fe3+、NO3-、SCN- 分析：離子之間不生成氣體、沉淀、弱電解質(zhì)、絡(luò)合物、不發(fā)生氧化還原反應(yīng)、不發(fā)生雙水解的就能共存，據(jù)此分析解答． 解答：A．Ca2+、SO42-生成微溶物硫酸鈣，所以不能大量共存，故A錯(cuò)誤； B．酸性條件下，ClO-具有強(qiáng)氧化性，能將Fe2+、SO32-氧化為Fe3+、SO42-，所以不能共存，故B錯(cuò)誤； C．這幾種離子之間不發(fā)生反應(yīng)，所以能共存，故C正確； D．Fe3+、SCN-生成絡(luò)合物Fe（SCN）3，所以這兩種離子不能共存，故D錯(cuò)誤； 故選C． 點(diǎn)評(píng)：本題考查了離子共存，明確離子共存條件是解本題關(guān)鍵，知道物質(zhì)的性質(zhì)即可解答，注意：硫酸鈣是微溶物，少量時(shí)能在水溶液中共存，但不能大量存在，為易錯(cuò)點(diǎn)． 題型二：有隱含條件的離子共存 典例2：（2014?山東）下列有關(guān)溶液組成的描述合理的是（　　） A．無色溶液中可能大量存在Al3+、NH4+、Cl-、S2- B．酸性溶液中可能大量存在Na+、ClO-、SO42-、I- C．弱堿性溶液中可能大量存在Na+、K+、Cl-、HCO3- D．中性溶液中可能大量存在Fe3+、K+、Cl-、SO42- 分析：A．Al3+與S2-發(fā)生互促水解反應(yīng)； B．弱酸的陰離子以及能發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子不能大量存在于酸性溶液中； C．弱堿性離子可存在水解呈堿性的離子； D．Fe3+水解呈酸性． 解答：A．溶液無色，但Al3+與S2-發(fā)生互促水解反應(yīng)，不能大量共存，故A錯(cuò)誤； B．弱酸性溶液中ClO-不能大量共存，且ClO-與I-發(fā)生氧化還原反應(yīng)，故B錯(cuò)誤； C．HCO3-水解呈堿性，可存在于弱堿性溶液中，故C正確； D．Fe3+水解呈酸性，不能存在與中性溶液中，故D錯(cuò)誤． 故選C． 點(diǎn)評(píng)：本題考查離子共存問題，為高頻常見題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，注意把握離子的性質(zhì)和反應(yīng)類型的判斷，難度不大． 1、審題時(shí)應(yīng)注意題中給出的附加條件． ①酸性溶液（H+）、堿性溶液（OH-）、能在加入鋁粉后放出可燃?xì)怏w的溶液、由水電離出的H+或OH--=110-10mol/L的溶液等． ②有色離子MnO4-，F(xiàn)e3+，F(xiàn)e2+，Cu2+，F(xiàn)e（SCN）3+． ③MnO3-，NO3-等在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性． ④S2O32-在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)：S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O ⑤注意題目要求“大量共存”還是“不能大量共存”． 2、審題時(shí)還應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)： （1）注意溶液的酸性對(duì)離子間發(fā)生氧化還原反應(yīng)的影響．如：Fe2+與NO3-能共存，但在強(qiáng)酸性條件下（即Fe2+、NO3-、H+相遇）不能共存；MnO4-與Cl-在強(qiáng)酸性條件下也不能共存；S2-與SO32-在鈉、鉀鹽時(shí)可共存，但在酸性條件下則不能共存． （2）酸式鹽的含氫弱酸根離子不能與強(qiáng)堿（OH-）、強(qiáng)酸（H+）共存． 如HCO3-+OH-=CO32-+H2O（HCO3-遇堿時(shí)進(jìn)一步電離）；HCO3-+H+=CO2↑+H2O． ★★★★ 【重難點(diǎn)考向一】離子反應(yīng)的判斷 【例1】下列物質(zhì)混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且反應(yīng)屬于離子反應(yīng)的是(　　) A．NaOH溶液和K2SO4溶液混合 B．鋅片投入稀硫酸中 C．KClO3(固體)和MnO2(固體)混合加熱制O2 D．H2和O2反應(yīng)生成水 【答案】B 【解析】A．二者不能反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B．鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣，有離子參加，屬于離子反應(yīng)，故B正確；C．氯酸鉀在二氧化錳的存在下加熱生成氯化鉀和氧氣，反應(yīng)中沒有離子參加或生成，不屬于離子反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D．氫氣和氧氣反應(yīng)生成水，不屬于離子反應(yīng)，故D錯(cuò)誤；故選B。 【重難點(diǎn)點(diǎn)睛】有離子參加的反應(yīng)叫做離子反應(yīng)，離子反應(yīng)的條件：生成氣體、沉淀、難電離的物質(zhì)，具備條件之一反應(yīng)即可發(fā)生。 【重難點(diǎn)考向二】離子反應(yīng)的條件 【例2】(雙選)污水經(jīng)過一級(jí)、二級(jí)處理后，還含有少量Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子，可加入沉淀劑使其沉淀．下列物質(zhì)不能作為沉淀劑的是(　　) A．氨水 B．硫化氫氣體 C．硫酸鈉溶液 D．純堿溶液 【答案】AC 【重難點(diǎn)考向三】離子共存 【例3】在水溶液中能大量共存的一組離子是(　　) A．Al3+、Na+、Cl-、SiO32- B．Fe3+、Ba2+、I-、NO3- C．NH4+、K+、S2-、SO32- D．H+、Ca2+、F-、Br- 【答案】C 【解析】A．Al3+、SiO32-發(fā)生互促水解反應(yīng)，不能大量共存，故A錯(cuò)誤；B．Fe3+、I-發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存，故B錯(cuò)誤；C．離子之間不發(fā)生任何反應(yīng)，可大量共存，故C正確；D．H+、Ca2+都與F-反應(yīng)，不能大量共存，故D錯(cuò)誤；故選C。 【重難點(diǎn)點(diǎn)睛】考查離子共存的判斷，為高考的高頻題，注意明確離子不能大量共存的一般情況：能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)的離子之間；能發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子之間等；還應(yīng)該注意題目所隱含的條件，如：溶液的酸堿性，據(jù)此來判斷溶液中是否有大量的 H+或OH-；溶液的顏色，溶液的具體反應(yīng)條件，如“氧化還原反應(yīng)”、“加入鋁粉產(chǎn)生氫氣”；是“可能”共存，還是“一定”共存等；試題側(cè)重對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的訓(xùn)練和檢驗(yàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。 【重難點(diǎn)考向四】溶液的成分確定 【例4】某無色溶液只含有下列8種離子中的某幾種：Na+、H+、Mg2+、Ag+、Cl-、OH-、HCO3-、NO3-．已知該溶液可與Al2O3反應(yīng)，則： ①該溶液與Al2O3反應(yīng)后有Al3+生成，則原溶液中一定含有_______，一定不會(huì)含有大量的______________； ②該溶液與Al2O3反應(yīng)后有AlO2-生成，則原溶液中一定含有______________，可能含有大量的______________； ③寫出該溶液與Al2O3反應(yīng)生成AlO2-的離子方程式_____________________。 【答案】①H+ OH-、HCO3- ② OH-、Na+ Cl-、NO3- ③Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O 【解析】①溶液與Al2O3反應(yīng)后有Al3+生成，說明該溶液顯酸性，一定含有H+；OH-、HCO3-一定不會(huì)大量存在； ②該溶液與Al2O3反應(yīng)后有AlO2-生成說明該溶液顯堿性，H+、Mg2+、Ag+與OH-不能大量共存，必定含有一種陽離子：Na+，故溶液中一定含有OH-、Na+，可能含有Cl-、NO3-； ③堿與氧化鋁反應(yīng)生成偏鋁酸根離子和水，該離子反應(yīng)為Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O。 【名師點(diǎn)睛】溶液與Al2O3反應(yīng)后有Al3+生成，說明該溶液顯酸性，與氫離子能反應(yīng)的離子不能大量共存；該溶液與Al2O3反應(yīng)后有AlO2-生成說明該溶液顯堿性，不與氫氧根離子反應(yīng)的離子可大量共存。 1．下列反應(yīng)既屬于離子反應(yīng)，又屬于氧化還原反應(yīng)的是(　　) A．Zn與CuSO4溶液的反應(yīng) B．分解氯酸鉀制氧氣 C．NaOH溶液與鹽酸中和 D．MgCl2溶液與KOH溶液產(chǎn)生沉淀 【答案】A 2．在離子濃度都為0.1mol/L的下列溶液中，加入(或通入)某物質(zhì)后，發(fā)生反應(yīng)先后順序正確的是(　　) A．在含F(xiàn)e3+、Cu2+、H+的溶液中加入鋅粉：Cu2+、Fe3+、H+ B．在含I-、SO32-、Br-的溶液中不斷通入氯氣：I-、Br-、SO32- C．在含AlO2-、SO32-、OH-的溶液中逐滴加入硫酸氫鈉溶液：OH-、AlO2-、SO32- D．在含F(xiàn)e3+、H+、NH4+的溶液中逐漸加入燒堿溶液：H+、NH4+、Fe3+ 【答案】C 【解析】A．氧化性：Fe3+＞Cu2+＞H+，依據(jù)氧化還原反應(yīng)的先后規(guī)律，發(fā)生反應(yīng)先后順序?yàn)椋篎e3+、Cu2+、H+，故A錯(cuò)誤；B．還原性：SO32-＞I-＞Br-，依據(jù)氧化還原反應(yīng)的先后規(guī)律，發(fā)生反應(yīng)先后順序?yàn)椋篠O32-、I-、Br-，故B錯(cuò)誤；C．堿性：OH-＞AlO2-＞SO32-，故發(fā)生反應(yīng)先后順序?yàn)椋篛H-、AlO2-、SO32-，故C正確；D．穩(wěn)定性：水＞氫氧化鐵＞一水合氨，故發(fā)生反應(yīng)先后順序?yàn)椋篐+、Fe3+、NH4+，故D錯(cuò)誤，故選C。 3．某溶液中含有SO32-、SiO32-、CO32-、Na+，向該溶液中通入過量的Cl2，下列判斷正確的是(　　) ①反應(yīng)前后，溶液中離子濃度基本保持不變的是Na+ ②有膠狀物質(zhì)生成 ③沒有氣體產(chǎn)生 ④溶液顏色發(fā)生變化 ⑤只發(fā)生了1個(gè)氧化還原反應(yīng) A．①②④ B．②③④ C．①③⑤ D．②④⑤ 【答案】A 4．常溫下，下列各組離子在指定的條件下一定能大量共存的是(　　) A．加鋁粉能產(chǎn)生大量H2的溶液中：Na+、NH4+、NO3-、Cl- B．使甲基橙變紅色的溶液中：K+、NH4+、HCO3-、Cl- C．由c(H+)/c(OH-)=10-12的溶液中：K+、Na+、ClO-、NO3- D．水電離出的c(H+)=10-12mol?L-1的溶液中：Mg2+、Cu2+、SO42-、K+ 【答案】C 【解析】A．加鋁粉能產(chǎn)生大量H2的溶液呈酸性或強(qiáng)堿性，NH4+與氫氧根離子反應(yīng)，酸性條件下NO3-與鋁反應(yīng)不會(huì)生成氫氣，故A錯(cuò)誤；B．使甲基橙變紅色的溶液呈酸性，溶液中存在大量氫離子，HCO3-與氫離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，在溶液中不能大量共存，故B錯(cuò)誤；C．由c(H+)/c(OH-)=10-12的溶液呈堿性，溶液中存在大量氫氧根離子，K+、Na+、ClO-、NO3-之間不反應(yīng)，都不與氫氧根離子反應(yīng)，在溶液中能夠大量共存，故C正確；D．水電離出的c(H+)=10-12mol?L-1的溶液呈酸性或堿性，溶液中存在大量氫離子或氫氧根離子，Mg2+、Cu2+與氫氧根離子反應(yīng)，在堿性溶液中不能大量共存，故D錯(cuò)誤；故選C。 5．某溶液中，存在的陰離子可能有SO42-、CO32-、Cl-、HCO3-、NO3-中的一種或多種．則： ①當(dāng)溶液呈強(qiáng)酸性時(shí)，不可能存在的離子有_________________________； ②當(dāng)溶液呈強(qiáng)堿性時(shí)，不可能存在的離子有__________________________； ③當(dāng)溶液中有大量Ba2+存在時(shí)，不可能存在的離子有_________________________。 【答案】①CO32-、HCO3 - ② HCO3- ③SO42-、CO32-